4.4变速器齿轮设计
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汽车变速器齿轮设计及问题研讨
汽车变速器齿轮是汽车变速系统中至关重要的组成部分,它能够将发动机转速转化成
适合车辆行驶的动力输出,通过不同的齿轮组合实现车速与车辆载荷之间的匹配。
汽车变速器齿轮的设计首先需要考虑的是齿轮的模数、齿数、齿角、模数系数等参数,这些参数的合理选取关系到齿轮在长时间运转中的使用寿命与耐磨性。
在选定这些参数后,需要考虑齿轮材料的选择,以及整体设计的合理性,如齿轮的结构、支承、润滑等问题。
在齿轮的制造过程中,还需要注意到一些问题,例如齿轮的热处理、硬度、齿面粗糙
度以及容许误差等问题。
这些因素的影响可以通过材料选择、生产工艺和制造设备的改进
等手段来减小。
虽然齿轮的设计和制造经过了各种改进和优化,但在实际使用中仍会出现许多磨损或
失效的问题。
其中最常见的问题是齿轮的磨损、裂纹以及齿轮啮合不良等问题。
这些问题
常常导致齿轮的失效,甚至会导致汽车性能的下降,甚至危及驾驶人员的生命安全。
为了解决这些问题,需要对汽车变速器齿轮进行定期检查和维修。
例如,可以通过适
时更换使用寿命较短的齿轮部件,及时清洗润滑油,检查齿轮啮合的质量等方式来保证汽
车变速器齿轮的正常运转。
总之,汽车变速器齿轮是汽车变速系统中十分重要的部件,其设计与制造的好坏直接
影响到汽车的性能稳定性与安全性。
保养与维护齿轮的良好状态,这是汽车使用者必须要
重视的问题。
汽车变速器齿轮设计及问题研讨汽车变速器齿轮设计是汽车工程中的重要环节,直接影响车辆的换挡平顺性、承载能力和经济性。
在汽车变速器齿轮设计过程中,需要考虑齿轮的模数选择、齿轮轮齿数量、齿轮材料选择等方面的问题。
本文将对汽车变速器齿轮设计及问题进行研讨。
汽车变速器齿轮设计时,齿轮的模数选择是一个重要的问题。
模数是齿轮轮齿尺寸的基本参数,直接影响着齿轮的承载能力和噪声水平。
一般来说,模数选择越大,齿轮的承载能力就越高,但噪声水平也会相应增加。
在设计过程中需综合考虑承载能力和噪声水平的要求,选择合适的模数。
另一个需要考虑的问题是齿轮轮齿数量的选择。
齿轮的轮齿数量会直接影响到换挡平顺性和经济性。
一般来说,齿轮的轮齿数量越多,换挡平顺性越好,但摩擦损失和能量损失也会相应增加,从而降低经济性。
在设计中需综合考虑换挡平顺性和经济性的要求,选择合适的轮齿数量。
齿轮材料选择也是一个关键问题。
齿轮承载车辆的传动力和扭矩,因此需要选择具有足够强度和耐磨性的材料。
常用的齿轮材料包括合金钢、渗碳钢和铸铁等。
合金钢具有良好的强度和硬度,适用于承受高扭矩和高负载的齿轮。
渗碳钢具有较好的耐磨性和耐久性,适用于承受摩擦和冲击的齿轮。
铸铁的成本较低,适用于中低扭矩和负载的齿轮。
在选择齿轮材料时,需要根据具体应用情况综合考虑成本和性能的要求。
在汽车变速器齿轮设计中还存在一些常见问题,如齿轮噪声、齿轮磨损和齿轮间隙等。
齿轮噪声是由于齿轮啮合过程中的冲击和振动引起的,可以通过优化齿轮轮齿形状和啮合参数来减小噪声。
齿轮磨损是由于齿轮表面的摩擦和磨损引起的,可以通过提高齿轮材料的硬度和润滑方式来减小磨损。
齿轮间隙是由于齿轮啮合间的空隙引起的,可以通过控制加工精度和装配间隙来减小间隙。
汽车变速器齿轮设计涉及的问题包括齿轮的模数选择、齿轮轮齿数量选择和齿轮材料选择等。
在设计过程中需综合考虑承载能力、噪声水平、换挡平顺性和经济性的要求,同时需要解决齿轮噪声、磨损和间隙等问题,以确保齿轮的可靠性和性能。
汽车变速器齿轮设计及问题研讨汽车变速器是汽车动力传动系统中不可或缺的部分,变速器的设计和性能直接影响着汽车的动力性能、经济性和舒适性。
而变速器的齿轮作为变速器的核心部件,其设计质量和工艺水平对变速器的性能起着至关重要的作用。
本文将对汽车变速器齿轮的设计及其可能出现的问题进行研讨,希望能够对相关专业人士和汽车制造商有所帮助。
一、汽车变速器齿轮的设计原则1.强度设计原则汽车变速器齿轮处于高速、高负荷、高频率的工作状态,因此其强度设计尤为重要。
在设计齿轮时,需要根据工作载荷、工作环境、工作频率等因素综合考虑,确保齿轮在长期高负荷下不会发生疲劳断裂或塑性变形。
2.传动效率设计原则汽车变速器齿轮的传动效率直接影响着汽车的燃油经济性和动力性能。
在设计齿轮时需要考虑齿轮的啮合角、齿轮材料、齿轮几何参数等因素,以提高齿轮的传动效率。
3.噪声与振动设计原则齿轮传动在工作时会产生一定的噪声和振动,影响汽车的舒适性和驾驶体验。
在设计齿轮时需要考虑齿轮的齿形、啮合角、啮合频率等因素,以减小齿轮传动系统的噪声和振动。
4.润滑设计原则汽车变速器齿轮处于高速、高温、高负荷的工作状态,因此需要进行有效的润滑以减少齿轮的磨损和损伤。
设计齿轮时需要考虑润滑方式、润滑油膜厚度、润滑剂选择等因素,以确保齿轮在工作过程中得到良好的润滑和保护。
二、汽车变速器齿轮可能出现的问题1.疲劳断裂汽车变速器齿轮长期处于高负荷、高频率的工作状态下,容易发生疲劳断裂。
疲劳断裂会导致齿轮的损坏和失效,严重影响汽车的安全性和可靠性。
2.表面磨损汽车变速器齿轮在工作时会受到高速、高温、高负荷的影响,容易发生表面磨损。
表面磨损会导致齿轮的几何形状发生变化,进而影响齿轮的传动效率和工作性能。
3.齿面损伤汽车变速器齿轮在工作过程中会经历断裂、龟裂、点蚀等齿面损伤。
齿面损伤会导致齿轮的工作噪声增大、传动效率降低,严重影响汽车的性能和舒适性。
4.齿轮啮合不良汽车变速器齿轮的啮合不良会导致齿轮传动系统的噪声和振动增大,严重影响汽车的舒适性和驾驶体验。
汽车变速器齿轮设计及问题研讨汽车变速器齿轮是汽车变速系统中的重要组成部分,其设计直接影响着汽车的性能和驾驶的舒适度。
本文将对汽车变速器齿轮的设计和常见问题进行研讨。
首先我们来讨论汽车变速器齿轮的设计。
汽车变速器齿轮的设计涉及到多个方面,其中包括齿轮的几何参数、材料选择、强度计算等。
齿轮的几何参数包括齿数、模数、齿距等,这些参数需要根据汽车的使用需求和变速器的结构设计要求进行确定。
材料选择对齿轮的强度和耐磨性起着重要作用,一般情况下齿轮使用高强度合金钢或炭化钢制作。
齿轮的强度计算需要考虑到载荷、使用寿命、齿轮之间的啮合情况等因素,可以通过理论计算和仿真分析来确定齿轮的强度。
在汽车变速器齿轮的设计过程中,还需要考虑到齿轮之间的啮合问题。
啮合是指两个齿轮齿面直接接触并进行动力传递的过程,其质量和精度直接影响着齿轮的工作效果和寿命。
啮合问题包括啮合角度、啮合比、啮合深度等。
啮合角度是指两个齿轮啮合时齿轮齿面的夹角,一般情况下啮合角度应保持在20-25度之间。
啮合比是指两个齿轮齿数的比值,不同的啮合比可以通过改变齿轮的齿数来实现。
啮合深度是齿轮齿面与啮合参考线的垂直距离,其确定需要考虑到齿轮的载荷和强度要求。
除了设计问题,汽车变速器齿轮在使用过程中还可能出现一些常见问题,如齿轮磨损、噪音、断齿等。
齿轮磨损是指齿轮齿面的磨损现象,其主要原因是长期的摩擦和疲劳作用,磨损过大会影响齿轮的啮合和传动效果。
噪音问题是指变速器工作过程中产生的噪音,噪音主要来源于齿轮的运动和啮合过程,可以通过改变齿轮的齿型和减震措施来降低噪音。
断齿是指齿轮齿面断裂的现象,其主要原因是载荷过大或疲劳损伤,可以通过优化设计和材料选择来避免断齿问题的发生。
汽车变速器齿轮的设计涉及到几何参数、材料选择、强度计算等方面,其优化设计可以提高汽车的性能和驾驶舒适度。
在使用过程中需要注意齿轮的磨损、噪音和断齿等问题,通过合理的设计和维护可以避免这些问题的发生,延长齿轮的使用寿命。
浅析变速器齿轮设计摘要:变速器作为汽车的核心组成部分,通过不同的齿轮组合将发动机输出扭矩和转速转变为所需的扭矩和转速,获得不同的动力输出。
在汽车机械式变速器中,齿轮是决定其性能最重要的部件,不仅影响到变速器的使用寿命,而且还决定了变速器的 NVH 性能。
本文针对轻微型商用车的变速器齿轮,对其进行设计,详见如下。
关键词:变速器;齿轮;设计1齿轮的材料选择在齿轮选材方面,国外大都采用铬镍合金钢,国内主要采用20CrMnTiH和20CrNiMoH等合金钢。
变速器齿轮中渗碳层的数值一般较为固定,当渗碳层深度范围为1.1~1.7mm时,法面模数的应用参考值为mn≥5mm;当渗碳层深度范围为0.8~1.3mm时,法面模数的应用参考值尽量为mn≥5mm;当渗碳层深度范围为0.7~1.2mm时,则法面模数的应用参考值为mn≤3.5mm。
2齿轮主要参数选择(1)齿数:齿数的选择一般应满足以下4个条件:满足传动比及行星齿轮互不干涉等要求;获得尽可能高的动力性与经济性要求;不产生根切现象;可相互啮合的齿轮,其齿数不能存在公因数。
(2)压力角:一般选择25º压力角以获得最大强度,直齿轮一般保持在28º。
此外,节圆处渐开线曲率半径与齿根圆齿厚会随着压力角的增大而增大,使不根切的最少齿数减少,接触强度提高。
(3)模数:齿轮模数取决于轮齿的弯曲疲劳强度等因素,考虑到维修难度与加工工艺性,变速器中不宜采用过多的齿轮种类。
常规设计是一、倒挡齿轮使用1种模数,高速挡齿轮使用1种模数,中间挡齿轮模数取二者之间。
此外应注意增大模数、减小齿宽会使变速器减重;而减小模数、增大齿宽会使变速器降噪。
轿车对变速器的噪声要求较高,而货运应注重质量要求。
(4)螺旋角:为了保证齿轮间的啮合度,一般采用较大的螺旋角,然后检测其运转是否平稳,运转噪音是否过大等,无异常现象则可以投入使用。
需要注意的是螺旋角不宜太大,以避免齿轮出现弯曲等现象。
汽车变速器齿轮设计及问题研讨汽车变速器是汽车传动系统中的关键部件之一,它通过不同齿轮的组合来实现不同的传动比,从而实现车辆的换挡和行驶控制。
在汽车变速器的设计中,齿轮的设计是非常重要的一环。
本文将对汽车变速器齿轮的设计和问题进行研讨。
汽车变速器齿轮的设计需要考虑的第一个问题是齿轮模数的选择。
齿轮的模数是指齿轮齿数与其分圆直径的比值,它决定了齿轮的尺寸和齿形。
在选择齿轮模数时,需要考虑齿轮承载力、齿轮造价及齿轮的传动精度等因素。
一般来说,变速器中大功率齿轮的模数较大,小功率齿轮的模数较小。
汽车变速器齿轮的设计还需要考虑传动比的确定。
传动比是指输入轴转速与输出轴转速之比,它决定了车辆的行驶速度。
在传动比的确定时,需要考虑车辆的使用环境、车辆负载情况及发动机的特性等因素。
一般来说,低速档传动比较大,高速档传动比较小。
汽车变速器齿轮的设计还需要考虑齿轮的轮齿剖面形状。
齿轮的剖面形状直接影响齿轮的传动效率和噪音水平。
常见的齿轮剖面形状有直齿、斜齿和曲齿等。
直齿齿轮的传动效率较高,但噪音较大;斜齿齿轮的传动效率较低,但噪音较小;曲齿齿轮可以在一定程度上平衡传动效率和噪音水平。
汽车变速器齿轮的设计还需要考虑齿轮的材料选择。
齿轮应具有足够的强度和韧性,以保证其可靠运转。
常用的齿轮材料有钢、铸铁和石墨等。
钢齿轮具有高强度和高韧性,适用于高速高功率的传动系统;铸铁齿轮具有较好的抗磨性能,适用于低速高扭矩的传动系统;石墨齿轮具有低摩擦系数和低噪音水平,适用于高速低功率的传动系统。
汽车变速器齿轮的设计还需要考虑齿轮的润滑和散热。
良好的润滑能够减少齿轮的磨损和噪音,延长齿轮的使用寿命。
合理的散热设计可以降低齿轮的工作温度,提高齿轮的传动效率。
在设计汽车变速器齿轮时,需要考虑合理的润滑和散热方式。
汽车变速器齿轮的设计涉及多个方面的问题,包括齿轮模数的选择、传动比的确定、齿轮剖面形状的选择、齿轮材料的选择以及润滑和散热的设计等。
汽车设计课程设计计算说明书题目:轻型客车四档中间轴式变速器设计院别: xxxxxx专业:xxxxx班级: xxxxxxxx姓名: xxxxxxxxxxx 学号: xxxxxxxxxxxxxxxxx指导教师: xxxxxxxxxxxxxx 二零一五年一月十九日一、变速器的功用与组成------------------------------------------ - 4 -1.变速器的组成---------------------------------------------- - 4 -二、变速器的设计要求与任务-------------------------------------- - 4 -1.变速器的设计要求------------------------------------------ - 4 -2.变速器的设计任务------------------------------------------ - 4 -三、变速器齿轮的设计-------------------------------------------- - 4 -1.确定一挡传动比-------------------------------------------- - 4 -2.各挡传动比的确定------------------------------------------ - 4 -3.确定中心距------------------------------------------------ - 6 -4.初选齿轮参数---------------------------------------------- - 6 -5.各挡齿数分配---------------------------------------------- - 9 -四、变速器的设计计算------------------------------------------- - 14 -1.轮齿强度的计算-------------------------------- 错误!未定义书签。
汽车变速器齿轮设计及问题研讨汽车变速器是汽车的重要部件之一,用于调整发动机输出转矩与车轮转速之间的匹配关系,以实现不同速度的行驶。
而变速器齿轮作为变速器的核心组成部分,对于变速器的性能和可靠性起着重要的影响。
本文将探讨汽车变速器齿轮的设计及可能出现的问题。
齿轮的设计需要考虑到传动比和齿轮的强度。
传动比是齿轮减速或增速的比例,决定了汽车的最高速度和加速性能。
传动比的选择需要综合考虑车辆的使用情况和发动机的特性。
齿轮的强度需要满足汽车的使用要求,避免因负载过大而导致齿轮断裂或磨损加剧。
齿轮的材料选择也是关键。
常用的齿轮材料有铸铁、钢和塑料等。
铸铁齿轮具有良好的强度和耐磨性,但重量较大;钢齿轮具有较高的强度和耐磨性,但价格较高;塑料齿轮具有较低的噪音和重量,但强度较低。
根据汽车的使用要求和经济性,需要选择适合的齿轮材料。
齿轮的几何参数也需要进行设计。
齿轮的模数、齿数和齿型都会影响其传动性能和噪音水平。
模数是齿轮齿数和齿轮直径比值的倒数,决定了齿轮的结构尺寸;齿数是指齿轮上的牙齿数目,通常选择合适的齿数可以减小齿轮噪音;齿型是指齿轮齿条的形状,常见的有直齿、斜齿、渐开线齿等。
不同的几何参数组合可以实现不同的传动特性。
汽车变速器齿轮在使用过程中可能会出现一些问题。
常见的问题包括齿轮磨损、齿轮断裂和齿轮噪音等。
齿轮磨损是由于长时间大负载工作引起的,需要定期更换齿轮。
齿轮断裂可能是由于设计上的缺陷或者负载过大引起的,需要进行结构优化或者重新选择材料。
齿轮噪音可能是由于设计不合理或制造工艺不良等原因引起的,需要加强质量控制和确定合适的齿型。
汽车变速器齿轮的设计及问题研讨是一个复杂而重要的课题。
通过合理的设计和优化,可以提高汽车变速器的可靠性和性能,进一步改善汽车的行驶体验。
汽车变速器齿轮设计及问题研讨
汽车变速器齿轮设计是汽车传动系统中非常重要的一个环节,它直接影响着汽车的传动效率和性能。
对汽车变速器齿轮的设计和问题进行研讨是非常有意义的。
汽车变速器齿轮设计需要考虑的因素有很多。
首先是齿轮的材料选择,一般来说,齿轮需要具备高强度、高硬度和高韧性,以保证其在工作过程中不会出现断裂或变形。
其次是齿轮的齿数和模数的确定,这直接影响着齿轮的传动比和承载能力。
还需要考虑齿轮的啮合角和齿廓曲线的设计,以确保齿轮的正常工作和传动效率。
在汽车变速器齿轮设计过程中,可能会遇到一些问题。
其中一个常见问题是齿轮的噪音和振动。
齿轮传动过程中,由于齿轮啮合时的冲击力,可能会引起噪音和振动。
这种问题可以通过改变齿轮的齿形和齿廓曲线进行优化设计来解决。
另一个问题是齿轮的磨损和疲劳寿命问题。
由于齿轮在高速高负荷工作的环境下,会引起磨损和疲劳断裂。
这种问题可以通过增加齿轮的强度和改善齿面硬度来解决。
除了以上的设计问题,还有一些与齿轮制造和装配相关的问题需要考虑。
齿轮的加工精度和装配质量对齿轮的工作性能和寿命也有很大影响。
在制造过程中需要确保齿轮的精度和装配质量。
汽车变速器齿轮设计及问题研讨是一个复杂而重要的课题。
齿轮的设计需要考虑多个因素,如材料选择、齿数和模数的确定、齿廓曲线设计等。
齿轮在工作过程中可能会出现噪音、振动、磨损和疲劳寿命等问题,需要通过合理的设计和加工来解决。
对汽车变速器齿轮的设计和问题进行研讨是非常有必要的。
汽车变速器齿轮设计及问题研讨一、引言汽车变速器是汽车动力传输系统中非常重要的部件之一,它通过不同齿轮的组合和配合来实现汽车的不同速度和扭矩输出,从而满足不同驾驶工况下的需求。
而变速器齿轮作为变速器的核心部件,其设计和制造质量直接关系到汽车动力传输系统的性能和可靠性。
对汽车变速器齿轮的设计及问题进行深入研讨具有重要意义。
二、汽车变速器齿轮的设计原理1. 齿轮的基本原理齿轮是一种利用轮齿来传递动力和运动的机械装置。
通过不同齿数的齿轮组合,可以实现速度和扭矩的变换。
汽车变速器中一般采用齿轮和轴的组合来实现不同挡位的变速。
2. 齿轮设计的基本要求(1) 强度:齿轮工作时需要承受较大的载荷,因此齿轮的设计中要满足一定的强度要求,以确保其工作可靠。
(2) 耐磨性:齿轮的工作过程中会出现摩擦磨损,因此需要具有一定的耐磨性。
(3) 噪音和振动:齿轮在工作时会产生噪音和振动,设计中需考虑减少噪音和振动。
(4) 精度和传动效率:齿轮传动需要具有较高的精度和传动效率,以实现顺畅的变速。
1. 齿轮表面疲劳在汽车变速器工作过程中,由于齿轮传动载荷大,容易出现齿面疲劳。
表面疲劳会导致齿轮表面的龟裂和断裂,影响齿轮的工作可靠性。
解决方案:采用高强度和耐磨性材料,提高齿轮的表面硬度和强度,以延长齿轮的使用寿命。
对齿轮的表面进行充分的润滑和冷却,减少表面疲劳的发生。
2. 齿轮精度和传动效率不高齿轮传动精度不高会导致变速器工作时出现异响和顿挫,影响驾驶体验。
解决方案:采用先进的加工工艺和精密的加工设备,提高齿轮的加工精度和表面光洁度,以及采用高精度的齿轮设计,包括齿数、齿形等参数的合理设计。
3. 齿轮润滑不良齿轮在工作时需要良好的润滑条件,以减少摩擦和磨损,保证齿轮的正常工作。
解决方案:设计合理的润滑系统,包括油润滑和冷却系统,确保齿轮在工作时保持良好的润滑状态。
4. 齿轮设计不合理不合理的齿轮设计会导致传动失效、噪音和振动增加等问题。
4.4 变速箱齿轮设计方法4.4.1 变速箱齿轮的设计准则:由于汽车变速箱各档齿轮的工作情况是不相同的,所以按齿轮受力、转速、噪声要求等情况,应该将它们分为高档工作区和低档工作区两大类。
齿轮的变位系数、压力角、螺旋角、模数和齿顶高系数等都应该按这两个工作区进行不同的选择。
高档工作区:通常是指三、四、五档齿轮,它们在这个区内的工作特点是行车利用率较高,因为它们是汽车的经济性档位。
在高档工作区内的齿轮转速都比较高,因此容易产生较大的噪声,特别是增速传动,但是它们的受力却很小,强度应力值都比较低,所以强度裕量较大,即使削弱一些小齿轮的强度,齿轮匹配寿命也在适用的范围内。
因此,在高档工作区内齿轮的主要设计要求是降低噪声和保证其传动平稳,而强度只是第二位的因素。
低档工作区:通常是指一、二、倒档齿轮,它们在这个区内的工作特点是行车利用率低,工作时间短,而且它们的转速比较低,因此由于转速而产生的噪声比较小。
但是它们所传递的力矩却比较大,轮齿的应力值比较高。
所以低档区齿轮的主要设计要求是提高强度,而降低噪声却是次要的。
在高档工作区,通过选用较小的模数、较小的压力角、较大的螺旋角、较小的正角度变位系数和较大的齿顶高系数。
通过控制滑动比的噪声指标和控制摩擦力的噪声指标以及合理选用总重合度系数、合理分配端面重合度和轴向重合度,以满足现代变速箱的设计要求,达到降低噪声、传动平稳的最佳效果。
而在低档工作区,通过选用较大的模数、较大的压力角、较小的螺旋角、较大的正角度变位系数和较小的齿顶高系数,来增大低档齿轮的弯曲强度,以满足汽车变速箱低档齿轮的低速大扭矩的强度要求。
以下将具体阐述怎样合理选择这些设计参数。
4.4.2 变速箱各档齿轮基本参数的选择:1 合理选用模数:模数是齿轮的一个重要基本参数,模数越大,齿厚也就越大,齿轮的弯曲强度也越大,它的承载能力也就越大。
反之模数越小,齿厚就会变薄,齿轮的弯曲强度也就越小。
对于低速档的齿轮,由于转速低、扭矩大,齿轮的弯曲应力比较大,所以需选用较大的模数,以保证其强度要求。
而高速档齿轮,由于转速高、扭矩小,齿轮的弯曲应力比较小,所以在保证齿轮弯曲强度的前提下,一般选用较小的模数,这样就可以增加齿轮的齿数,以得到较大的重合度,从而达到降低噪声的目的。
在现代变速箱设计中,各档齿轮模数的选择是不同的。
例如,某变速箱一档齿轮到五档齿轮的模数分别是:3.5;3;2.75;2.5;2;从而改变了过去模数相同或模数拉不开的状况。
2合理选用压力角:当一个齿轮的模数和齿数确定了,齿轮的分度圆直径也就确定了,而齿轮的渐开线齿形取决于基圆的大小,基圆大小又受到压力角的影响。
对于同一分度圆的齿轮而言,若其分度圆压力角不同,基圆也就不同。
当压力角越大时,基圆直径就越小,渐开线就越弯曲,轮齿的齿根就会变厚,齿面曲率半径增大,从而可以提高轮齿的弯曲强度和接触强度。
当减小压力角时,基圆直径就会变大,齿形渐开线就会变的平直一些,齿根变薄,齿面的曲率半径变小,从而使得轮齿的弯曲强度和接触强度均会下降,但是随着压力角的减小,可增加齿轮的重合度,减小轮齿的刚度,并且可以减小进入和退出啮合时的动载荷,所有这些都有利于降低噪声。
因此,对于低速档齿轮,常采用较大的压力角,以满足其强度要求;而高速档齿轮常采用较小的压力角,以满足其降低噪声的要求。
例如:某一齿轮模数为3,齿数为30,当压力角为17.5度时基圆齿厚为5.341;当压力角为25度时,基圆齿厚为6.716;其基圆齿厚增加了25%左右,所以增大压力角可以增加其弯曲强度。
3 合理选用螺旋角:与直齿轮相比,斜齿轮具有传动平稳,重合度大,冲击小和噪声小等优点。
现在的变速箱由于带同步器,换档时不再直接移动一个齿轮与另一个齿轮啮合,而是所有的齿轮都相啮合,这样就给使用斜齿轮带来方便,因此,凡带同步器的变速箱大多都使用斜齿轮。
由于斜齿轮的特点,决定了整个齿宽不是同时全部进入啮合的,而是先由轮齿的一端进入啮合,随着轮齿的传动,沿齿宽方向逐渐进入啮合,直到全部齿宽都进入啮合,所以斜齿轮的实际啮合区域比直齿轮的大。
当齿宽一定时,斜齿轮的重合度随螺旋角增加而增加。
承载能力也就越强,平稳性也就越好。
从理论上讲,螺旋角越大越好,但螺旋角增大,会使轴向分力也增大,从而使得传递效率降低了。
在现代变速箱的设计中,为了保证齿轮传动的平稳性、低噪声和少冲击,所有齿轮都要选择较大的螺旋角,一般都在30 左右。
对于高速档齿轮由于转速较高,要求平稳,少冲击,低噪声,因此采用小模数,大螺旋角;而低速档齿轮则用较大模数,较小螺旋角。
4合理选用正角度变位:对于具有良好润滑条件的硬齿面齿轮传动,一般认为其主要危险是在循环交变应力作用下,齿根的疲劳裂纹逐渐扩张造成齿根断裂而失效。
变速箱中齿轮失效正是属于这一种。
为了避免轮齿折断,应尽量提高齿根弯曲强度,而运用正变位,则可达到这个目的。
一般情况下,变位系数越大,齿形系数值就越小,轮齿上弯曲应力越小,轮齿弯曲强度就越高。
在硬齿面的齿轮传动中,齿面点蚀剥落也是失效原因之一。
增大啮合角,可降低齿面间的接触应力和最大滑动率,能大大提高抗点蚀能力。
而增大啮合角,则必须对一副齿轮都实行正变位,这样既可提高齿面的接触强度,又可提高齿根的弯曲强度,从而达到提高齿轮的承载能力效果。
但是,对于斜齿轮传动,变位系数过大,又会使轮齿总的接触线长度缩短,反而降低其承载能力。
同时,变位系数越大,由于齿顶圆要随之增大,其齿顶厚度将会变小,这会影响齿顶的强度。
因此在现代变速箱的设计中,大多数齿轮均合理采用正角度变位,以最大限度发挥其优点。
主要有以下几个设计准则:对于低速档齿轮副来说,主动齿轮的变位系数应大于被动齿轮的变位系数,而对高速档齿轮副,其主动齿轮的变位系数应小于被动齿轮的变位系数。
●主动齿轮的变位系数随档位的升高而逐渐xiajiang。
这是因为低档区由于转速低、扭矩大,齿轮强度要求高,因此需采用较da的变位系数。
●各档齿轮的总变位系数都是正的(属于角变位修正),而且随着档位的升高而逐渐减小。
总变位系数越小,一对齿轮副的齿根总的厚度就越薄,齿根就越弱,其抗弯强度就越低,但是由于轮齿的刚度减小,易于吸收冲击振动,故可降低噪声。
而且齿形重合度会增加,这使得单齿承受最大载荷时的着力点距齿根近,使得弯曲力矩减小,相当于提高了齿根强度,这对由于齿根减薄而消弱强度的因素有所抵消。
所以总变位系数越大,则齿根强度越高,但噪声则有可能增大。
因此高速档齿轮要选择较小的总变位系数,而低速档齿轮则必须选用较大的总变位系数。
5提高齿顶高系数:齿顶高系数在传动质量指标中,影响着重合度,在斜齿轮中主要影响端面重合度。
由端面重合度的公式可知,当齿数和啮合角一定时,齿顶圆压力角是受齿顶高系数影响的,齿顶高系数越大,齿顶圆压力角也越大,重合度也就越大,传动也就越平稳。
但是,齿顶高系数越大,齿顶厚度就会越薄,从而影响齿顶强度。
同时,从最少不根切齿数公式来看,齿顶高系数越大,最少不根切齿数就会增加,否则的话,就会产生根切。
因此,在保证不根切和齿顶强度足够的情况下,增大齿顶高系数,对于增加重合度是有意义的。
因此在现代变速箱的设计中,各档齿轮的齿顶高系数都选择较大的值,一般都大于1.0,称为细高齿,这对降低噪声,增加传动平稳性都有明显的效果。
对于低速档齿轮,为了保证其具有足够的齿根弯曲强度,一般选用较小的齿顶高系数;而高速档齿轮,为了保证其传动的平稳性和低噪声,一般选用较大的齿顶高系数。
以上是从模数、压力角、螺旋角、变位系数和齿顶高系数这五个方面去独立分析齿轮设计趋势。
实际上各个参数之间是互相影响、互相牵连的,在选择变速箱的参数时,既要考虑它们的优缺点,又要考虑它们之间的相互关系,从而以最大限度发挥其长处,避免短处,改善变速箱的使用性能。
4.4.3 变速箱齿轮啮合质量指标的控制:1 分析齿顶宽:对于正变位齿轮,随着变位系数的增大,齿顶高也增大,而齿顶会逐渐变尖。
当齿轮要求进行表面淬火处理时,过尖的齿顶会使齿顶全部淬透,从而使齿顶变脆,易于崩碎。
对于变位系数大,而齿数又少的小齿轮,尤易产生这种现象。
所以必须对齿轮进行齿顶变尖的验算。
对于汽车变速箱齿轮,一般推荐其齿顶宽不小于(0.25-0.4)m。
2 分析最小侧隙:为了保证齿轮传动的正常工作,避免因工作温度升高而引起卡死现象,保证轮齿正常润滑以及消除非工作齿面之间的撞击。
因此在非工作齿面之间必须具有最小侧隙。
如果装配好的齿轮副中的侧隙小于最小侧隙,则会带来一系列上述的问题。
特别是对于低速档齿轮,由于其处于低速重载的工作环境下,温度上升较快,所以必须留有足够的侧隙以保证润滑防止卡死。
3 分析重合度:对于斜齿轮传动的重合度来说,是指端面重合度与轴向重合度之和。
为了保证齿轮传动的连续性、传动平稳性、减少噪声以及延长齿轮寿命,各档齿轮的重合度必须大于允许值。
对于汽车变速箱齿轮来说,正逐渐趋向于高重合度化。
尤其对于高速档齿轮来说,必须选择大的重合度,以保证汽车高速行驶的平稳性以及降低噪声的要求。
而对于低速档齿轮来说,在保证传动性能的条件下,适当地减小重合度,可使齿轮的齿宽和螺旋角减小,这样就可减轻重量,降低成本。
4 分析滑动比:滑动比可用来表示轮齿齿廓各点的磨损程度。
齿廓各点的滑动比是不相同的,齿轮在节点啮合时,滑动比等于零;齿根上的滑动比大于齿顶上的滑动比;而小齿轮齿根上的滑动比又大于大齿轮齿根上的滑动比,所以在通常情况下,只需验算小齿轮齿根上的滑动比就可以了。
对于滑动比来说,越小越好。
高速档齿轮的滑动比一般比低速档齿轮的要小,这是因为高速档齿轮齿廓的磨损程度要比低速档齿轮的小,因为高速档齿轮的转速高、利用率大,所以必须保证其一定的抗磨性能以及减小噪声的要求。
5 分析压强比:压强比是用来表示轮齿齿廓各点接触应力与在节点处接触应力的比值。
其分布情况与滑动比分布情况相似,故一般也只需验算小齿轮齿根上的压强比就可以了。
对于变速箱齿轮来说,压强比一般不得大于1.4-1.7。
高速档齿轮的压强比一般比低速档齿轮的要小,这是因为在高速档齿轮传动中,为了减少振动和噪声,其齿廓上的接触应力分布应比较均匀。
4.4.4 降低变速箱齿轮噪声的设计:发动机、变速箱和排气系统是汽车的三大主要噪声源,所以,对于变速箱来说,降低它的噪声是实现汽车低噪声化的重要组成部分。
引起变速箱噪声的原因是多方面、错综复杂的,其中齿轮啮合噪声是主要方面,其次,如箱体轴轴承等也会引起噪声,从理论分析和实际经验得到,提高变速箱零部件特别是齿轮的加工精度是降低噪声的有效措施,但追求高精度会造成成本增加、生产率下降等。
因此要降低变速箱的噪声,应该从优化设计齿轮参数和提高齿轮精度等诸多途径出发,从而达到成本、安全等方面的综合平衡。